臭氧的製造原理主要有以下幾種:
自然產生:臭氧主要存在於距地球表面約20公里的臭氧層中,其含量約為50ppm。臭氧層中的臭氧是由太陽光中的紫外線照射氧氣(O2)產生的。太陽光中的紫外線(UV)具有很強的能量,可以將氧氣分子(O2)分解成兩個氧原子(O)。氧原子(O)是一種非常活潑的物質,可以與氧氣分子(O2)重新結合生成臭氧(O3)。具體的化學反應如下:
O2 + UV → 2O
O + O2 → O3
人為產生:近地面的臭氧主要由氮氧化物(NOx)和揮發性有機物(VOCs)之間的光化學反應產生。氮氧化物(NOx)和揮發性有機物(VOCs)在陽光照射下發生光化學反應,生成臭氧(O3)。具體的化學反應如下:
NO + VOCs → NO2 + R
NO2 + hv → NO + O
O + O2 → O3
實驗室製取:在實驗室中,可以通過紫外照射法、電解法、放射化學法和介質阻擋放電法等方法來製取臭氧。
紫外照射法是利用紫外線照射乾燥的氧氣,使一部分氧分子被激活離解成氧原子,進而形成臭氧。
電解法製備臭氧技術創立於1840年,主要通過採用低壓直流電對水進行電解,使水在陽極-溶液界面上發生氧化反應產生臭氧。
放射化學法是利用各種放射源核輻射離解氧分子生成臭氧。
介質阻擋放電法也稱無聲放電法,通過交變高壓電場在氣體中產生電暈,電暈中的自由高能電子離解氧氣分子,經碰撞聚合為臭氧分子。